JP2009222659A - ナノ粒子成分計測装置並びにナノ粒子成分計測装置の異常判定方法及び校正方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】計測ガス11である排ガス中のナノ粒子を計測するナノ粒子成分計測装置であって、計測ガス11中のナノ粒子成分を分級する静電分級器12と、前記分級したナノ粒子の成分を計測するレーザ装置17を有する質量分析装置16と、前記静電分級器12に導入する計測ガス中に第1の内部標準ガス14−1を供給する第1の内部標準ガス供給部とを具備してなる。
【選択図】図1
Description
また、将来のナノテクノロジー産業などにより生成される粒子サイズレベルの環境汚染も懸念されており、極微小量環境物質の直接・多元素・多成分計測技術は、国民の安全、安心を確保するためのキー技術となっている。
これは、計測対象を構成する成分に関して「平均的な分析感度」と特定な成分に対する「選択的な分析感度」の互いに矛盾する分析特性を求めることになり、従来の分析手法では、達成できなかった課題である。また、元素組成分析では、計測対象を元素レベルに分解・計測する必要があり、化学成分組成計測との両立は困難であった。そのため、多元素・多成分を計測するためには、GC−MS(Gas Chromatography-Mass Spectrometry)、ICP−MS(Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry)、蛍光X線分析などの複数の分析手法を用いる必要があり、前処理などを含め、多大な分析コスト、分析時間を必要としていた。
図16に示すように、ナノ粒子成分計測装置100は、計測ガス101中のナノ粒子成分を分級する静電分級器102と、前記静電分級器102により分級したナノ粒子の粒子数を計測する粒子数計測装置103と、分級したナノ粒子を加熱するヒータ105と加熱されたナノ粒子をレーザイオン化するレーザ装置107を備えたレーザイオン化飛行時間型質量分析装置(質量分析装置)106とを具備するものであり、例えばディーゼルエンジンから排出されるナノ粒子を分級し、多環芳香族炭化水素(PAH)を高感度で計測するようにしている。
図1は、実施例に係るナノ粒子成分計測装置図である。図1に示すように、本実施例に係るナノ粒子成分計測装置10Aは、計測ガス11である排ガス中のナノ粒子を計測するナノ粒子成分計測装置であって、計測ガス11中のナノ粒子成分を分級する静電分級器12と、前記分級したナノ粒子の成分を計測するレーザ装置17を有する質量分析装置16と、前記静電分級器12に導入する計測ガス中に第1の内部標準ガス14−1を供給する第1の内部標準ガス供給部とを具備してなるものである。符号18は切替え弁である。
また、分級されない粒子は排気管38を介して、外部に排気39される。
図7に示すように、ナノ粒子の計測を行った後(S10)に、所定時間の計測(例えば30〜40分)が経過しているか否かを判断する(S11)。
所定時間が経過している場合(Yes)には、静電分級器12の印加をOFFとし、第1の内部標準ガス14−1を流す(S12、図8)。
粒子数計測装置13と質量分析装置16とのいずれか一方又は両方のナノ粒子計測装置でナノ粒子の計測の有無を判断する(S13)。
ナノ粒子が計測された場合(Yes)には、静電分級器の異常と判断し、以後のナノ粒子の計測を中止する(S14)。そして、静電分級器12の内部の洗浄等、交換等の必要な対策を直ちに行う(S15)。
一方、ナノ粒子が計測されない場合(No)には、計測を再開する(S16)。
また、エンジン排ガス中のナノ粒子の計測では、図12に示すように、ベンゼン環にメチル基(−CH3)、ビニル基(−C2H3)を有する化学種が多く存在するので、ベンゼン類などよりは、キシレンを内部標準として用いるのが好ましい。
図13に示すように、ナノ粒子の計測を行った後(S20)に、所定時間の計測(例えば30〜40分)が経過しているか否かを判断する(S21)。
所定時間が経過している場合(Yes)には、静電分級器12の印加をOFFとし、所定濃度(例えば1ppb)の第2の内部標準ガス14−2を流す(S22、図14)。
第2の内部標準ガスの濃度を質量分析装置16で計測し、感度を計測する(S23)。
計測感度にズレがあるか否かを判断する(S24)。
感度にズレがある場合(Yes)には感度校正をおこなう(係数補正など)(S25)。
その後、計測を再開する(S26)。
一方、S21において、所定時間が経過していない場合(No)には、計測を再開する(S26)。
また、レーザ装置17の窓のくもり等により、大幅に感度が低下して感度校正で対応できない場合には、直ちに計測を停止して、メンテナンスを行う。
なお、異なる種類の内部標準ガスを用いる場合には、同時に供給するようにしてもよい。
2台の静電分級器を直列に設けることで、第1の静電分級器12−1で分級したナノ粒子のみをさらに分級することで配管付着を防止するようにしている。
また、いずれかの静電分級器が停止した場合でも復旧まで1台で計測を継続して行うことができるので、所定間隔での自動車排ガスデータの取得が可能となる。
11 計測ガス
12 静電分級器
13 粒子数計測装置
14−1 第1の内部標準ガス
14−2 第2の内部標準ガス
15 ヒータ
16 質量分析装置
17 レーザ装置
Claims (8)
- 排ガス中のナノ粒子を計測するナノ粒子成分計測装置であって、
計測ガス中のナノ粒子成分を分級する静電分級器と、
前記分級したナノ粒子の成分を計測する計測装置と、
前記静電分級器に導入する計測ガス中に第1の内部標準ガスを供給する第1の内部標準ガス供給部とを具備してなることを特徴とするナノ粒子成分計測装置。 - 排ガス中のナノ粒子を計測するナノ粒子成分計測装置であって、
計測ガス中のナノ粒子成分を分級する静電分級器と、
前記分級したナノ粒子の成分を計測する計測装置と、
前記分級した計測ガス中に第2の内部標準ガスを供給する第2の内部標準ガス供給部とを具備してなることを特徴とするナノ粒子成分計測装置。 - 排ガス中のナノ粒子を計測するナノ粒子成分計測装置であって、
計測ガス中のナノ粒子成分を分級する静電分級器と、
前記分級したナノ粒子の成分を計測する計測装置と、
前記静電分級器に導入する計測ガス中に第1の内部標準ガスを供給する第1の内部標準ガス供給部と、
前記分級した計測ガス中に第2の内部標準ガスを供給する第2の内部標準ガス供給部とを具備してなることを特徴とするナノ粒子成分計測装置。 - 請求項1又は3において、
前記静電分級器を直列に2台以上有することを特徴とするナノ粒子成分計測装置。 - 請求項3において、
前記静電分級器に導入する計測ガス中に第1の内部標準ガスを供給する第1の内部標準ガス供給部を並列に2台以上有することを特徴とするナノ粒子成分計測装置。 - 請求項1のナノ粒子成分計測装置を用い、
静電分級器への電圧をオフとし、第1の内部標準ガスを流入させ、装置内部の配管付着の有無を判断することを特徴とするナノ粒子成分計測装置の異常判定方法。 - 請求項2のナノ粒子成分計測装置を用い、
所定濃度の第2の内部標準ガスを流入させ、計測装置の感度校正を行うことを特徴とするナノ粒子成分計測装置の校正方法。 - 請求項3のナノ粒子成分計測装置を用い、
静電分級器への電圧をオフとし、第1の内部標準ガスを流入させ、装置内部の配管付着の有無を判断すると共に、
所定濃度の第2の内部標準ガスを流入させ、計測装置の感度校正を行うことを特徴とするナノ粒子成分計測装置の異常判定及び校正方法。
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